Cobalto

O cobalto é un elemento químico de número atómico 27 e símbolo Co situado no grupo 9 da táboa periódica dos elementos.

Cobalto
-     27 Co                                                                                                                                                                                                                                           Co Rh Ferro ← Cobalto → Níquel Táboa periódica dos elementos
[[Ficheiro:{{{espectro}}}|300px|center]]
Liñas espectrais do Cobalto
Información xeral
Nome, símbolo, número	Cobalto, Co, 27
Serie química	Metal de transición
Grupo, período, bloque	9, 4, d
Densidade	8900 kg/m3
Dureza	{{{dureza}}}
Aparencia	metálico con tinguidura gris
N° CAS
N° EINECS
Propiedades atómicas
Masa atómica	58,933194(4)[1] u
Raio medio	135 pm
Raio atómico (calc)	152 pm
Raio covalente	126 pm
Raio de van der Waals	pm
Configuración electrónica	[Ar]3d74s2
Electróns por nivel de enerxía	{{{electróns_por_nivel}}}
Estado(s) de oxidación	5, 4 , 3, 2, 1, -1
Óxido	anfótero
Estrutura cristalina	hexagonal
Propiedades físicas
Estado ordinario	Sólido
Punto de fusión	1768 K
Punto de ebulición	3200 K
Punto de inflamabilidade	{{{P_inflamabilidade}}} K
Entalpía de vaporización	376,5 kJ/mol
Entalpía de fusión	16,19 kJ/mol
Presión de vapor	175
Temperatura crítica	K
Presión crítica	Pa
Volume molar	m3/mol
Velocidade do son	4720 m/s a 293.15 K (20 °C)
Varios
Electronegatividade (Pauling)	1.88
Calor específica	420 J/(K·kg)
Condutividade eléctrica	17,2 x106 S/m
Condutividade térmica	100 W/(K·m)
1.ª Enerxía de ionización	760,4 kJ/mol
2.ª Enerxía de ionización	1648 kJ/mol
3.ª Enerxía de ionización	3232 kJ/mol
4.ª Enerxía de ionización	4950 kJ/mol
5.ª Enerxía de ionización	{{{E_ionización5}}} kJ/mol
6.ª Enerxía de ionización	{{{E_ionización6}}} kJ/mol
7.ª Enerxía de ionización	{{{E_ionización7}}} kJ/mol
8.ª enerxía de ionización	{{{E_ionización8}}} kJ/mol
9.ª Enerxía de ionización	{{{E_ionización9}}} kJ/mol
10.ª Enerxía de ionización	{{{E_ionización10}}} kJ/mol
Isótopos máis estables
iso AN Período MD Ed PD MeV 56Co Sint. 77,27 d ε 4,566 56Fe 57Co Sint. 271,79 d ε 0,836 57Fe 58Co Sint. 70,86 d ε 2,307 58Fe 59Co 100% estable con 32 neutróns 60Co Sint. 4 a β- 2,824 60Ni
Unidades segundo o SI e en condicións normais de presión e temperatura, salvo indicación contraria.

Características principais

O cobalto é un metal duro, ferromagnético, de cor branca azulada. A súa temperatura de Curie é de 1388 K. Normalmente atópase xunto con níquel, e ambos adoitan formar parte dos meteoritos de ferro. É un elemento químico esencial para os mamíferos en pequenas cantidades. O Co-60, un radioisótopo de cobalto, é un importante trazador e axente no tratamento do cancro.

O cobalto metálico está comunmente constituído dunha mestura de dúas formas alotrópicas con estruturas cristalinas hexagonal e cúbica centrada nas caras sendo a temperatura de transición entre ambas de 722 K.

Presenta estados de oxidación baixos. Os compostos nos cales o cobalto ten un estado de oxidación de 4 son pouco comúns. O estado de oxidación 2 é moi frecuente, así como o 3. Tamén existen complexos importantes co estado de oxidación 1.

Aplicacións

Cristal decorativo, azul grazas a engadir cobalto. Feito a man en Bristol, Inglaterra.

• Aliaxes entre as que cabo sinalar superaliaxes usadas en turbinas de gas de aviación, aliaxes resistentes á corrosión, aceiros rápidos, e carburos cementados e ferramentas de diamante.
• Imans (Alnico) e cintas magnéticas.
• Catálise do petróleo e industria química.
• Recubrimentos metálicos por deposición electrolítica polo seu aspecto, dureza e resistencia á oxidación.
• Secante para pinturas, vernices e tintas.
• Recubrimento base de esmaltes vitrificados.
• Pigmentos (cobalto azul e cobalto verde).
• Eléctrodos de baterías eléctricas
• Cables de aceiro de pneumáticos.
• O Co-60 úsase como fonte de radiación gamma en radioterapia, esterilización de alimentos (pasteurización fría) e radiografía industrial para o control de calidade de metais (detección de gretas).

Papel biolóxico

O cobalto en pequenas cantidades é esencial para numerosos organismos, incluídos os humanos. A presenza de cantidades entre 0,13 e 0,30 ppm no chan mellora ostensiblemente a saúde dos animais de pastoreo. O cobalto é un compoñente central da vitamina B12 (cianocobalamina)

Historia

O elemento foi descuberto por George Brandt. A data do descubrimento varía nas diversas fontes entre 1730 e 1737. Brandt foi capaz de demostrar que o cobalto era o responsable da cor azul do vidro que previamente se atribuía ao bismuto.

O seu nome provén do alemán kobalt ou kobold, espírito maligno, chamado así polos mineiros pola súa toxicidade e os problemas que ocasionaba xa que do mesmo xeito que o níquel contaminaba e degradaba os elementos que se desexaba extraer.

Durante o século XIX, entre o 70 e 80% da produción mundial de cobalto obtíñase na fábrica norueguesa Blaafarveværket do industrial prusiano Benjamin Wegner.

En 1938 John Livingood e Glenn Seaborg descubriron o cobalto-60. A primeira máquina de radioterapia, bomba de cobalto, construída no Canadá por un equipo liderado por Ivan Smith e Roy Errington utilizouse nun paciente o 27 de outubro de 1951; o equipo atópase actualmente exposto no Saskatoon Cancer Centre, na cidade de Saskatoon (Saskatchewan).

Abundancia e obtención

O metal non se atopa en estado nativo, senón en diversos minerais, razón pola que se extrae usualmente xunto a outros produtos, especialmente como subproduto do níquel e o cobre. As principais menas de cobalto son a cobaltita, eritrina, cobaltocalcita e skuterudita. Os maiores produtores de cobalto son China, Zambia, Rusia e Australia.

Compostos

Debido aos varios estados de oxidación que presenta, existe un abundante número de compostos de cobalto. Os óxidos CoO (temperatura de Neel 291 K) e Co3Ou4 (temperatura de Neel 40 K) son ambos antiferromagnéticos a baixa temperatura.

Isótopos

O cobalto natural só ten un isótopo estable, o Co-59. Caracterizáronse 22 radioisótopos sendo os máis estables o Co-60, o Co-57 e o Co-56 con vidas medias de 5,2714 anos, 271,79 días e 70,86 días respectivamente. Os demais isótopos radioactivos teñen vidas medias inferiores a 18 horas e a maioría menores de 1 segundo. O cobalto presenta ademais catro metaestados, todos eles con vidas medias menores de 15 minutos.

A masa atómica dos isótopos do cobalto oscila entre 50 uma (Co-50) e 73 uma (Co-73). Os isótopos máis lixeiros có estable (Co-59) se desintegran principalmente por captura electrónica orixinando isótopos de ferro, mentres que os máis pesados có isótopo estable se desintegran por emisión beta dando lugar a isótopos de níquel.

O cobalto-60 úsase en radioterapia en substitución do radio polo seu menor prezo. Produce dous raios gamma con enerxías de 1,17 MeV e 1,33 MeV e ao ser a fonte empregada duns dous centímetros de radio provoca a aparición de zonas de penumbra dispersando a radiación en torno á dirección de radiación. O metal tende a producir un po moi fino que dificulta a protección fronte á radiación. A fonte de Co-60 ten unha vida útil de aproximadamente 5 anos, pero superado ese tempo segue sendo moi radioactiva, polo que estas fontes perderon, en certa medida, a súa popularidade en occidente.

Precaucións

O cobalto metálico en po finamente dividido é inflamable. Os compostos de cobalto en xeral deben manipularse con precaución pola lixeira toxicidade do metal.

O Co-60 é radioactivo e a exposición á súa radiación pode provocar cancro. A inxestión de Co-60 leva a acumulación dalgunha cantidade nos tecidos, cantidade que se elimina moi lentamente. Nunha eventual confrontación nuclear, a emisión de neutróns convertería o ferro en Co-60 multiplicando os efectos da radiación trala explosión e prolongando no tempo os efectos da contaminación radioactiva; con este propósito deséñanse algunhas armas nucleares denominadas bombas sucias (do inglés dirty bomb). En ausencia de guerra nuclear, o risco provén da inadecuada manipulación ou mantemento das unidades de radioterapia.